ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ

Энергоэффективность многоядерных процессоров: сравнительное исследование аппаратных технологий

Мустафа Мохаммед Джассим
Университет Альнур, https://alnoor.edu.iq/
Ниневия 41012, Ирак
E-mail: mustafa30@alnoor.edu.iq
Элаф Сабах Аббас
Университетский колледж Аль-Мансура, https://muc.edu.iq/
Багдад 10067, Ирак
E-mail: elaf.abbas@muc.edu.iq
Заки Саид Тауфик Заки
Университетский колледж Аль-Хикма, https://hiuc.edu.iq/
Багдад 10015, Ирак
E-mail: zeki.saeed@hiuc.edu.iq
Садир Деяа Абдуламир
Университет Джихан Сулеймания, https://sulicihan.edu.krd/
Сулеймания 46001, Курдистан, Ирак
E-mail: sadeer.dheyaa@sulicihan.edu.krd
Маха Баракат
Университет Аль-Турат, https://uoturath.edu.iq/
Багдад 10013, Ирак
E-mail: maha.sami@uoturath.edu.iq

Поступила 22.05.2024, рецензирована 29.05.2024, принята 05.06.2024, опубликована 17.09.2024.

Аннотация: Рассмотрены и сравнены несколько аппаратных решений для повышения энергоэффективности многоядерных процессоров, предложен полный обзор их эффективности и применения. Использована методология количественного исследования, моделируя многоядерные вычислительные среды с использованием различных методов аппаратной оптимизации, таких как динамическое масштабирование напряжения и частоты (DVFS), тактовое стробирование и силовое стробирование. Каждый метод оценен в различных условиях эксплуатации, чтобы установить его влияние на потребление энергии и эффективность обработки. Показано, что DVFS обеспечивает значительную экономию энергии при незначительном снижении производительности в случаях с умеренными рабочими нагрузками. Напротив, Clock Gating лучше всего работал в условиях низкой рабочей нагрузки, тогда как Power Gating лучше всего работал в условиях высокой нагрузки, значительно снижая энергопотребление в режиме ожидания. Сравнительное исследование показывает, что ни один метод не превосходит все остальные; скорее, на выбор эффективной стратегии энергоэффективности значительное влияние оказывают уникальные факторы рабочей нагрузки. Гибридная стратегия, сочетающая оба метода в зависимости от требований рабочей нагрузки в реальном времени, может значительно повысить энергоэффективность многоядерных процессоров. Полученные результаты расширяют наше понимание управления энергопотреблением в передовых вычислительных системах, предоставляя информацию для будущих исследований и практических приложений в области энергоэффективных вычислений.
Ключевые слова: энергоэффективность, многоядерные процессоры, динамическое масштабирование напряжения и частоты, тактовое стробирование, прогнозирующее планирование, гибридные методы, управление температурным режимом, загрузка процессора, оптимизация производительности, устойчивые вычисления

УДК 004.31, 621.3.049.771, 612.374.33, 519.6

РЭНСИТ, 2024, 16(6):813-826 DOI: 10.17725/rensit.2024.16.813

Полнотекстовая электронная версия статьи – на вебсайтах http://elibrary.ru и http://rensit.ru/vypuski/article/604/16(6)813-826.pdf